Modela la curva de déficit de OD en tu río con la calculadora clásica Streeter-Phelps
Abrir Calculadora Streeter-PhelpsQUAL2K es una herramienta poderosa, pero como todo modelo matemático de la realidad, descansa sobre un conjunto de supuestos simplificadores. La Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico (Minambiente 2018) los detalla explícitamente. Ignorarlos no los elimina: los convierte en fuentes ocultas de error que comprometen la validez de los resultados.
Este artículo presenta los 10 supuestos más importantes de QUAL2K, su impacto práctico en los resultados y las condiciones bajo las cuales pueden generar errores significativos en los estudios de calidad del agua en Colombia.
QUAL2K asume que el caudal y las cargas de contaminantes son constantes en el tiempo. No simula avenidas, pulsos de contaminación ni variaciones estacionales dentro de una simulación. El escenario crítico se evalúa en el caudal mínimo Q7,10 (caudal mínimo de 7 días de duración con período de retorno de 10 años). En ríos con alta variabilidad, los resultados en condiciones diferentes al Q7,10 requieren simulaciones separadas.
El modelo asume que las concentraciones están completamente mezcladas en la sección transversal del río. No modela gradientes laterales (de orilla a orilla) ni verticales. Esta suposición es válida en tramos largos aguas abajo del punto de vertimiento, pero no en la zona inmediata al vertimiento ni en ríos con flujo muy heterogéneo. Para la zona de mezcla cercana al vertimiento, se requieren modelos 2D o 3D.
Relacionado con el anterior: el modelo supone que la carga del vertimiento se mezcla completamente con el caudal del río en el mismo elemento de cálculo donde ocurre la descarga. En ríos grandes (Magdalena, Cauca), la mezcla transversal puede tardar decenas de kilómetros. Para evaluar el cumplimiento de estándares de calidad en el cuerpo receptor, el punto de cumplimiento se fija al final de la zona de mezcla (Decreto 1076, Art. 2.2.3.3.3.5).
Las reacciones de primer orden (degradación de DBO, nitrificación) suponen que la tasa de reacción es proporcional a la concentración del sustrato. Esto es válido en rangos de concentración moderados pero puede ser inadecuado en condiciones extremas (muy alta carga orgánica o muy bajas concentraciones de sustrato).
QUAL2K usa la temperatura como variable de estado y la aplica homogéneamente a todo el elemento de río. La corrección de tasas cinéticas por temperatura usa la ecuación de van't Hoff-Arrhenius: k(T) = k(20°C) · θ^(T−20). En ríos de montaña con gradientes térmicos longitudinales importantes, este supuesto puede introducir errores en la estimación de tasas.
El modelo requiere que las concentraciones en los puntos de entrada (aguas arriba del tramo modelado, tributarios, vertimientos) sean conocidas y constantes durante la simulación. En la práctica, los afluentes no monitoreados son una fuente de incertidumbre que debe documentarse y tratarse con análisis de sensibilidad.
Aplica a ríos: QUAL2K supone mezcla vertical completa. En embalses o tramos profundos con estratificación térmica, esta suposición falla completamente y se requieren modelos 2D (CE-QUAL-W2) o 3D.
QUAL2K incluye flujos de demanda de oxígeno del sedimento (SOD) y flujos de nutrientes desde el sedimento, pero los representa con valores constantes o con funciones simples. En ríos con alta acumulación de sedimentos orgánicos o con fluctuaciones importantes en el SOD estacional, este supuesto puede subestimar o sobreestimar la carga interna.
El modelo se corre en un escenario de caudal mínimo representativo (Q7,10), pero no incorpora explícitamente la variabilidad interanual asociada al ENSO (El Niño / La Niña). La Guía Minambiente 2018 recomienda evaluar también escenarios de año húmedo y año seco para capturar la variabilidad climática colombiana.
Los parámetros cinéticos tienen incertidumbre asociada (rango de valores posibles). QUAL2K, en su versión estándar, corre con valores puntuales. La propagación de la incertidumbre paramétrica a los resultados requiere análisis de Monte Carlo o análisis de sensibilidad complementarios, que la Guía Minambiente 2018 recomienda incluir en estudios de alto impacto.